Интегральный стабилизатор 7805: описание, примеры подключения

Трансформатор

Трансформаторы преобразуют переменное напряжение одного уровня в напряжение другого уровня с небольшой потерей мощности. Трансформаторы работают только на переменном напряжении, потому что большинство электрических сетей используют переменного напряжения. Повышающие трансформаторы увеличивают напряжение, понижающие трансформаторы уменьшают напряжение. Большинство источников питания используют понижающий трансформатор, чтобы уменьшить опасное высокое напряжение сети (230V в Великобритании) к более безопасному низкому напряжению. Входную обмотку называют первичной, а выходную обмотку называют вторичной. Электрического соединения между двумя обмотками нет, вместо этого они связаны переменным магнитным полем, которое создается в сердечнике трансформатора из мягкой стали. Две линии, в середине схемы, представляют собой сердечник. Трансформаторы рассеивают очень маленькую мощность, таким образом, мощность на входе (почти) равна выходной мощности. Следует отметить, что когда напряжение понижается, ток растет. Соотношение числа витков на каждой обмотке, называется коэффициентом трансформации и определяет соотношение напряжений. Понижающий трансформатор имеет большее количество витков на своей первичной (входной) обмотке, которая соединена с высоким напряжением электрической сети, и небольшое количество витков на вторичной (выходной) обмотке, чтобы выдавать низкое выходное напряжение.

Коэффициент трансформации = Vp/Vs = Np/Ns выходная мощность = входная мощность Vs*Is = Vp*Ip

Vp = первичное (входное) напряжение, Np = число витков первичной обмотки, Ip = первичный (входой) ток, Vs = вторичное (выходное) напряжение, Ns = число витков вторичной обмотки, Is = вторичный (выходной) ток

Этот «ИЛИ» тот?

Казалось бы, «простое» решение дилеммы прямого подключения состоит в том, чтобы всего лишь использовать диод между каждым источником питания и общей точкой, объединяющей все источники. Такой метод (Рисунок 2) обычно называют диодным «ИЛИ». Диодное «ИЛИ» очень эффективно тогда, когда нужно исключить возможность протекания тока вне общей нагрузки, но, как правило, недостаточно для устранения ошибок распределения между источниками питания с независимыми усилителями ошибки, поскольку излом характеристики проводимости диода достаточно резок для того, чтобы параметрические различия в уставках по-прежнему оставались причиной значительного дисбаланса источников.

Как правило, диодное «ИЛИ» требуется для работающих независимо источников питания, выходные токи которых могут быть как вытекающими, так и втекающими (работа в двух квадрантах). Эффект прямого параллельного соединения таких источников питания без использования диодов будет намного хуже, чем в случае одноквадрантных источников. В то время как одноквадрантные источники питания лишь теряют точность при подключении к общей нагрузке, двухквадрантные источники будут активно бороться за контроль над общим выходным напряжением. Это приведет к превышению токов, циркулирующих в группе источников питания, над током в нагрузке, и, возможно, станет причиной немедленной перегрузки одного или нескольких источников.

Кроме того, если диоды имеют отрицательный температурный коэффициент порога проводимости, они даже будут способствовать нарушению распределения токов в группе источников. Один из способов смягчения этой проблемы заключается в использовании выпрямителей с положительным температурным коэффициентом – на диодах Шоттки, или на полевых транзисторах, выполняющих функции диодов в схеме активного «ИЛИ», однако диоды могут снизить общий КПД за счет прямого падения напряжения, а активное «ИЛИ» может увеличить стоимость и сложность схемы.

В некоторых случаях диодное «ИЛИ» может способствовать повышению надежность на системном уровне. Особенно интересен случай, когда в одном из блоков питания происходит короткое замыкание выходного полевого транзистора или конденсатора, что может поставить под угрозу работу общей шины выходного напряжения. Диоды схемы «ИЛИ» быстро отсекут короткое замыкание от общей выходной шины и обеспечат устойчивость и надежность системы.

Схема включения 78L05

Типовая схема включения стабилизатора 78L05 (по datasheet) легка и не требует большого количества дополнительных радиоэлементов.

Конденсатор С1 на входе необходим для ликвидации ВЧ помех при подаче входного напряжения. Конденсатор С2 на выходе стабилизатора, как и в любом другом источнике питания, обеспечивает стабильность блока питания при резком изменении тока нагрузки, а так же уменьшает степень пульсаций.

Ниже приводятся несколько примеров использования интегрального стабилизатора 78L05.

Лабораторный блок питания на 78L05

Данная схема лабораторного блока питания отличается своей оригинальностью, из-за нестандартного применения микросхемы TDA2030, источником опорного напряжения которого служит стабилизатор 78L05. Поскольку максимально допустимое входное напряжение для 78L05 составляет 20 вольт, то для предотвращения выхода 78L05 из строя в схему добавлен параметрический стабилизатор на стабилитроне VD1 и резисторе R1.

Микросхема TDA2030 подключена по типу неинвертирующего усилителя. При таком подключении коэффициент усиления равен 1+R4/R3 (в данном случае 6). Таким образом, напряжение на выходе блока питания, при изменении сопротивления резистора R2, будет меняться от 0 и до 30 вольт (5 вольт х 6). Если нужно изменить максимальное выходное напряжение, то это можно сделать путем подбора подходящего сопротивления резистора R3 или R4.

Бестрансформаторный блок питания на 5 вольт

данная схема бестрансформаторного источника питания характеризуется повышенной стабильностью, отсутствием нагрева элементов и состоит из доступных радиодеталей.

Структура блока питания включает в себя: индикатор включения на светодиоде HL1, вместо обычного трансформатора — гасящая цепь на элементах C1 и R2, диодный выпрямительный мост VD1, конденсаторы для уменьшения пульсаций, стабилитрон VD2 на 9 вольт и интегральный стабилизатор напряжения 78L05 (DA1). Необходимость в стабилитроне вызвана тем, что напряжение с выхода диодного моста равно приблизительно 100 вольт и это может вывести стабилизатор 78L05 из строя. Можно использовать любой стабилитрон с напряжением стабилизации от 8…15 вольт.

Внимание! Так как схема не имеет гальванической развязки с электросетью, следует соблюдать осторожность при наладке и использовании блока питания

Простой регулируемый источник питания на 78L05

Диапазон регулируемого напряжения в данной схеме составляет от 5 до 20 вольт. Изменение выходного напряжения производится при помощи переменного резистора R2. Максимальный ток нагрузки составляет 1,5 ампер. Стабилизатор 78L05 лучше всего заменить на 7805 или его отечественный аналог КР142ЕН5А. Транзистор VT1 можно заменить на КТ315. Мощный транзистор VT2 желательно разместить на радиаторе с площадью не менее 150 кв. см.

Схема универсального зарядного устройства

Эта схема зарядного устройства достаточно проста и универсальна. Зарядка позволяет заряжать всевозможные типы аккумуляторных батарей: литиевые, никелевые, а так же маленькие свинцовые аккумуляторы используемые в бесперебойниках.

Известно, что при зарядке аккумуляторов важен стабильный ток зарядки, который должен составлять примерно 1/10 часть от емкости аккумулятора. Постоянство зарядного тока обеспечивает стабилизатор 78L05 (7805). У зарядника 4-е диапазона тока зарядки: 50, 100, 150 и 200 мА, которые определяются сопротивлениями R4…R7 соответственно. Исходя из того, что на выходе стабилизатора 5 вольт, то для получения допустим 50 мА необходим резистор на 100 Ом (5В / 0,05 А = 100) и так для всех диапазонов.

Так же схема снабжена индикатором, построенном на двух транзисторах VT1, VT2 и светодиоде HL1. Светодиод гаснет при окончании зарядки аккумулятора.

Регулируемый источник тока

По причине отрицательно обратной связи, следующей через сопротивление нагрузки, на входе 2 (инвертирующий) микросхемы TDA2030 (DA2) находится напряжение Uвх. Под влиянием данного напряжения сквозь нагрузку течет ток: Ih = Uвх / R2. Исходя из данной формулы, ток, протекающий через нагрузку, не находится в зависимости от сопротивления этой нагрузки.

Таким образом, меняя напряжение поступающее с переменного резистора R1 на вход 1 DA2 от 0 и до 5 В, при постоянном значении резистора R2 (10 Ом), можно изменять ток протекающий через нагрузку в диапазоне от 0 до 0,5 А.

Подобная схема может быть с успехом применена в качестве зарядного устройства для зарядки всевозможных аккумуляторов. Зарядный ток постоянен во время всего процесса зарядки и не находится в зависимости от уровня разряженности аккумулятора или от непостоянства питающей сети. Предельный ток заряда, можно менять путем уменьшения или увеличения сопротивление резистора R2.

Как проверить все стабилизируещие приборы напряжения мультиметром

Стабилизаторы напряжения – это электронные приборы со сложным устройством, а значит, они имеют разные накладки в функционировании и возможные неисправности. Существуют разные казусы в их работе, которые связаны с наибольшими нагрузками, а есть и настоящие поломки. Эти понятия следует отличать, для чего существует несколько советов. В первую очередь, рассмотрим, чем можно произвести качественную проверку работы этого устройства. Наиболее верным методом контроля качества устройства является обычный вольтметр, которым можно измерить напряжение в сети квартиры, а также напряжение на выходе прибора. В домашней розетке напряжение способно колебаться в интервале 170-240 вольт, а на выходе стабилизирующего прибора оно должно равняться 220 вольтам.

Но простым методом проверки действия стабилизатора напряжения пользуются далеко не все, так как доверяют данным по индикатору. Но это доверие не всегда оправдывается, а иногда на китайских приборах цифровой индикатор просто подключен непосредственно к реле. В этом случае реле имеют достаточно большой шаг, и он всегда будет показывать 220 В. По факту на выходе будет совсем другое значение.

ИСТОЧНИКИ БЕСПЕРЕБОЙНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

Большая категория устройств нуждается в непрерывной подаче электроэнергии вне зависимости от внешних условий. Это могут быть как вычислительная техника (серверы, устройства хранения данных), так и целые производства с непрерывным циклом. Перебои питания в таких случаях недопустимы.

Для обеспечения постоянной подачи питающего напряжения разработаны устройства бесперебойного питания. В широком смысле источником бесперебойного питания (ИБП) может служить резервная линия электропередач или автономная электростанция.

Сейчас этим термином принято именовать устройства вторичного электропитания, которые предназначены для обеспечения работоспособности подключенной аппаратуры при кратковременных перебоях электроэнергии питающей сети.

Как правило, источники бесперебойного питания также выполняют функцию защиты от помех и скачков напряжения. По принципу действия их можно разделить на несколько категорий:

• off-line;
• line-interactive;
• online.

Наиболее простую конструкцию имеют off-line

блоки электропитания. В нормальных условиях питание устройств осуществляется напрямую от первичного источника.

В случае пропадания напряжения или его выхода за допустимые пределы источник автоматически переключается на питание от встроенного аккумулятора, напряжение которого преобразуется при помощи инвертора.

Подобные устройства имеют в своем составе пассивные фильтры, препятствующие прохождению помех и схему слежения за параметрами входного напряжения. Несомненное достоинство off-line ИБП – простота конструкции, низкая стоимость и высокий КПД.

Следующий тип «бесперебойников» — line-interactive

, работает по тому же принципу, но имеет встроенный ступенчатый стабилизатор на основе автотрансформатора.

Такой блок дополнительно стабилизирует входное напряжение и в большинстве случаев позволяет не переключаться на питание от аккумулятора, который необходим только в случаях неспособности автотрансформатора справиться со стабилизацией (значительное превышение или понижение входного напряжения, его полное пропадание).

Основные недостатки перечисленных устройств:

• требуется определенное время на переключение в режим работы от аккумулятора;
• невозможность коррекции частоты сети;
• несинусоидальное напряжение на выходе при работе от аккумулятора.

Первый недостаток может вызвать сбои в работе подключенных устройств при переключениях. Второй более существенен и не позволяет подключать устройства, требующие для питания синусоидального напряжения, а это асинхронные электродвигатели и бытовая техника, имеющая их в составе, например, отопительные котлы.

Только электроприемники, работа которых основана импульсных блоках питания, то есть не чувствительные к форме входного напряжения, могут нормально функционировать от подобных ИБП. К таким потребителям относятся устройства вычислительной техники, где off-line ИБП получили наибольшее распространение.

Наиболее высокое качество обеспечивают online

устройства. Работают они по принципу двойного преобразования. Входное напряжение сети сначала преобразуется в постоянное, а затем, при помощи инвертора, обратно в переменное.

Самое главное, что время переключения на питание от внешнего аккумулятора здесь отсутствует полностью, поскольку он постоянно подключен в цепь и при нормальных условиях работы находится в буферном режиме.

Поскольку выходное напряжение получается в результате преобразования постоянного, то имеется возможность коррекции его частоты и уровня в необходимых пределах.

Только самые дешевые устройства имеют на выходе напряжение с низким качеством. В основном большинство ИБП двойного преобразования выдают потребителям чистое синусоидальное напряжение, что делает такие приборы пригодными для питания большинства устройств.

Существенный недостаток online преобразователя – его высокая стоимость.

Все перечисленные устройства предназначены для кратковременной работы от внутреннего аккумулятора. Так происходит потому, что аккумуляторы имеют низкое значение ЭДС и при преобразовании к уровню входного напряжения от аккумулятора требуется отдать довольно значительный ток.

Аккумуляторы больших емкостей имеют значительные габариты и массу, а также требуют большое количество времени на подзарядку.

Таким образом, ИБП служат в основном для того, чтобы корректно и безопасно отключить устройства при пропадании напряжения сети.

Проверка работоспособности L7805CV

Как проверить работоспособность микросхемы? Для начала можно просто прозвонить выводы мультиметром, если хоть в одном случае наблюдается закоротка, то это однозначно указывает на неисправность элемента. При наличии у вас источника питания на 7 В и выше, можно собрать схему согласно датащита, приведенную выше, и подать на вход питание, на выходе мультиметром фиксируем напряжение в 5 В, соответственно элемент абсолютно работоспособен. Третий способ более трудоемкий, в случае если у вас отсутствует источник питания. Однако в этом случае вы параллельно получите и источник питания на 5 В. Необходимо собрать схему с выпрямительным мостом согласно рисункe, представленного ниже.

Для проверки нужен понижающий трансформатор с коэффициентом трансформации в 18 — 20 и выпрямительный мост, дальнейший обвес стандартный два конденсатора на стабилизатор и все, источник питания на 5 В готов. Значения номиналов конденсаторов тут завышены по отношению к схеме включения L7805 в datasheet, это связано с тем, чтобы лучше сгладить пульсации напряжения после выпрямительного моста. Для более безопасной работы, желательно добавить индикацию для визуализации включения прибора. Тогда схема приобретет такой вид:

Читать также: Датчик отключения компрессора по давлению

Если на нагрузке будет много конденсаторов или любой другой емкостной нагрузки, можно защитить стабилизатор обратным диодом, во избежание выгорания элемента при разряде конденсаторов.

Большим плюсом микросхемы является достаточно легкая конструкция и простота использования, в случае, если вам необходимо питание одного значения. Схемы чувствительные к значениям напряжения обязательно должны снабжаться подобными стабилизаторами чтобы предохранить чувствительные к скачкам напряжения элементы.

ВИДЫ И ТИПЫ БЛОКОВ ПИТАНИЯ

В первую очередь классификация источников питания осуществляется по принципу действия. Основных вариантов здесь два:

• трансформаторный (линейный);
• импульсный (инверторный).

Трансформаторный блок

состоит из понижающего трансформатора и выпрямителя, преобразующего переменный ток в постоянный. Далее устанавливается фильтр (конденсатор), сглаживающий пульсации и прочие элементы (стабилизатор выходных параметров, защита от коротких замыканий, фильтр высокочастотных (ВЧ) помех).

Преимущества трансформаторного блока питания:

• высокая надежность;
• ремонтопригодность;
• простота конструкции;
• минимальный уровень помех или их отсутствие;
• низкая цена.

Недостатки — большой вес, крупные габариты и небольшой КПД.

Импульсный блок питания

— инверторная система, в которой происходит преобразование переменного напряжения в постоянное, после чего генерируются высокочастотные импульсы, которые проходят ряд дальнейших преобразований (подробнее здесь). В устройстве с гальванической развязкой импульсы передаются к трансформатору, а при отсутствии таковой — напрямую к НЧ фильтру на выходе устройства.

Благодаря формированию ВЧ сигналов, в импульсных блоках питания применяются малогабаритные трансформаторы, что позволяет уменьшить размеры и вес устройства. Для стабилизации напряжения используется отрицательная обратная связь, благодаря которой на выходе поддерживается постоянный уровень напряжения, не зависящий от величины нагрузки.

Достоинства импульсного блока питания:

• компактность;
• небольшой вес;
• доступная цена и высокий КПД (до 98%).

Кроме того, следует отметить наличие дополнительных защит, обеспечивающих безопасность применения устройства. В таких БП часто предусмотрена защита от короткого замыкания (КЗ) и выхода из строя при отсутствии нагрузки.

Минусы — работа большей составляющей схемы без гальванической развязки, что усложняет ремонт. Кроме того, устройство является источником помех высокой частоты и имеет ограничение на нижний предел нагрузки. Если мощность последней меньше допустимо параметра, агрегат не запустится.

Инвертор — популярное среди автовладельцев устройство, способное преобразовывать постоянное U 12/24 Вольта в переменное 220 Вольт. Инверторные БП питаются от автомобильного аккумулятора U. Применяя устройств, стоит учесть, что оно подходит для электроприемников, не требующих идеальной синусоидальной формы сигнала. Кроме того, стоит учитывать мощность подключаемых приборов.

Преимущества:

• небольшие габариты и вес;
• наличие защиты от скачков напряжения;
• простота и удобство применения.

Недостатки — относительно высокая стоимость, а также небольшая надежность микропроцессорной управляющей платы.

Стабилизированные блоки питания

— устройства, дополненные, как уже говорилось, стабилизатором, обеспечивающим постоянство напряжения на выходе устройства.

Бесперебойный (резервный) блок питания

— источник, который включается в работу при кратковременном отключении электросети.

Некоторые из них имеют дополнительную защиту (например, от помех в сети). Такие блоки питания используются в системах с повышенными требованиями к надежности электроснабжения, например, видеонаблюдения или сигнализации.

Бесперебойные источники бывают резервными и интерактивными. Особенность вторых в наличии на входе стабилизатора напряжения, обеспечивающего ступенчатую регулировку.

78l05 схема включения

78l05 схема включения — это самый популярный пяти вольтовый стабилизатор напряжения, аналог маломощной микросхемы 7805. В данной статье публикуется описание, параметры и сама схема включения прибора 78L05. В сущности чуть ли не каждая фирма в мире, которая создает интегральные микросхемы, выпустила свой аналоговый элемент этого чипа. Определение производителя данного электронного элемента читается по первым двум буквам, например: LM78L05 (TAIWAN SEMICONDUCTOR), TS78L05 (TAEJIN Technology HTC Korea).

Естественно, чтобы знать точные параметры электронного прибора, для этого конечно нужно воспользоваться официальным даташитом. Хотя и в официальной спецификации 78l05 схема включения есть некоторые нюансы, в частности это представленный эскиз расположения выводов, который не достаточно графически ясно выполнен. А когда приходится делать какой-либо ремонт или производить наладку устройства, то приходится смотреть одновременно на два изображения.

То-есть определять название и порядковый номер вывода и дополнительно смотреть где расположен вывод на самом корпусе. Несмотря на то, что на этом чипе вывод под номером 1 является выходной шиной, а последний вывод входным, на практике несколько раз дезориентировало меня. В итоге я неправильно делал разводку печатной платы. Чтобы впредь не повторить таких курьезов, я нанес обозначения выводов непосредственно на эскизы корпусов: ТО-92, SOT-89, SO-8.

78L05 схема включения

Представленная здесь микросхема наверное самая простая по своей конструкции, в составе которой находятся всего-навсего сам стабилизатор и пара конденсаторов. Для обеспечения корректной работы прибора, а также чтобы избежать возможности генерирования пульсирующих напряжений, на входном и выходном трактах нужно подключить конденсаторы. Номинальные значения подключаемых емкостей должны быть не менее 0,33 мкФ и 0,1 мкФ соответственно.

При использовании для питания стабилизатора выпрямленного напряжения с частотой 50Гц, то тогда емкость по входу необходимо увеличить. Лучше установить электролитический конденсатор, который имеет большее последовательное сопротивление. В этом варианте нужно электролит зашунтировать керамическим конденсатором.

Характеристики параметров стабилизатора напряжения 78L05

• Напряжение на выходе +5v.
• Ток на выходе 0,1 А.
• Оптимальное выходное напряжение от +7v до + 20v.
• Оптимальный диапазон температур от 0 до 130 °C.

Если есть необходимость в получении отрицательного стабилизированного напряжения -5v, то тогда нужно воспользоваться микросхемой 79L05. Ориентироваться в обозначениях очень просто — вторая цифра в коде означает, что этот прибор выполняет стабилизацию положительного напряжения, а цифра 9 — отрицательного напряжения. Буква L в коде, показывает номинальный ток 0,1 А, имеются модели с букой «m» — это ток 0,5 А, а если вообще без буквы, то этот прибор рассчитан на ток в 1 А. Последние две цифры в кодовом обозначении показывают номинальное выходное напряжение от 5 до 24v.

Аналоги отечественный производителей

На внутреннем рынке также представлен широкий выбор отечественных аналогов этого стабилизатора напряжений — КР1157ЕНхх, КР1181ЕНхх. В частности микросхему 78L05 можно заменять аналогами КР1157ЕН5 и КР1181ЕН5. Кренки серии КР1181 имеют корпус TO-92, а КР1157ЕН5 выполнены в более массивном корпусе с допустимым током 0,25 А, который можно устанавливать на теплоотвод.

Корпус TO-92 — обозначение функций контактов по их номерам

В настоящее время тяжело найти какое-либо электронное устройство не использующее стабилизированный источник питания. В основном в качестве источника питания, для подавляющего большинства различных радиоэлектронных устройств, рассчитанных на работу от 5 вольт, наилучшим вариантом будет применение трехвыводного интегрального 78L05 .

L05 схемы самодельных устройств

Регуляторы напряжения имеют разные типы. Это интегральная схема, основной целью которой является регулирование нерегулируемого входного напряжения и обеспечение постоянного регулируемого выходного напряжения. Общим типом классификации является 3 терминальных стабилизатора напряжения и 5 или многопозиционный стабилизатор напряжения.

Эти регуляторы обеспечивают постоянное выходное напряжение. Фиксированный регулятор напряжения может быть положительным регулятором напряжения или отрицательным регулятором напряжения. Положительный стабилизатор напряжения обеспечивает постоянное положительное выходное напряжение.

Заключение

Цифровые технологии питания предлагались на протяжении ряда лет, но успешно конкурировать с аналоговыми решениями до последнего времени они не могли. Благодаря увеличению плотности ИС, упорной работе изготовителей полупроводниковых компонентов, развитию и повышению надежности технологии КМОП, сегодня цифровой обработка данных для приложений преобразования энергии стала весьма привлекательной. Самое главное, что использование цифровых технологий предоставляет возможность расширения функциональности и улучшения технических характеристик как отдельных источников питания, так и системы в целом, что аналоговыми методами реализовать невозможно.

Хотя основной фокус публичных обсуждений сосредоточен на проблемах, связанных с системами управления питанием, наиболее важным вопросом и, в конечном итоге, движущей силой внедрения цифровых методов, будут преимущества, которые они принесут самому источнику питания. И современные технологии делают эти преимущества реальными, измеримыми и доступными:

Более высокий КПД;

• Надежность, улучшенная за счет более высокой интеграции схем цифрового управления;
• Стоимость системы, сниженная благодаря сокращению количества развязывающих конденсаторов вследствие улучшения переходных характеристик при адаптивном цифровом управлении;
• Плотность мощности источника питания, увеличенная за счет меньших размеров цифровых схем управления;
• Более жесткие допуски на отклонения выходного напряжения благодаря повышению точности первоначальной настройки;
• Сокращение общих эксплуатационных затрат за счет перечисленных выше улучшений.

Паритет затрат между цифровой и аналоговой реализацией управления при использовании современных технологий делает эти преимущества «бесплатными» для конечного пользователя и приносит реальную пользу потребителям.

Использование цифрового интерфейса в источниках питания дает существенные преимущества на этапах разработки и оценки системы. Коммуникационная шина дает возможность полной подстройки под требования пользователя, а конечным результатом является сокращение времени разработки, упрощение управления питанием и, как следствие, ускорение выхода на рынок конечного продукта.

Механизм пользовательских настроек позволяет один и тот же тип источника использовать для нескольких целей, тем самым, уменьшая объемы складских запасов, сокращая номенклатуру покупных изделий и снижая затраты времени на поиск поставщиков источников питания.